Forskere overvinder problemet med gittermismatch for at fremme optoelektroniske applikationer

Et forskerhold fra City University of Hong Kong (CityU) opnåede for nylig med succes gitter-mismatch-fri konstruktion af III-V/chalcogenid kerne-skal heterostruktur nanotråde til elektroniske og optoelektroniske applikationer. Dette gennembrud adresserer afgørende teknologiske udfordringer relateret til gittermismatchproblemet i væksten af ​​heterostrukturhalvledere af høj kvalitet, hvilket fører til forbedret bærertransport og fotoelektriske egenskaber.

I årtier har udfordringen med at producere heterostrukturhalvledere af høj kvalitet bestået, primært hindret af problemet med gittermismatch ved grænsefladen. Denne begrænsning har begrænset disse materialers potentiale til højtydende elektroniske og optoelektroniske applikationer.

I et banebrydende forsøg på at overvinde denne hindring introducerede forskerholdet i første omgang en banebrydende metode til den gitter-mismatch-fri syntese af III-V/chalcogenid kerne-skal heterostruktur nanotråde designet til enhedsapplikationer.

Deres undersøgelse, med titlen "Lattice-mismatch-free construction of III-V/chalcogenide core-shell heterostructure nanowires," er blevet offentliggjort i Nature Communications .

"På nanoskalaniveau spiller overfladekarakteristika en central rolle i styringen af ​​materialeegenskaberne af lavdimensionelle materialer. De overfladeaktive egenskaber af chalcogenid-atomer bidrager væsentligt til løftet om kerne-skal heterojunction-elektronik til at imødekomme udviklende teknologiske behov," sagde professor Johnny Ho, Associate Vice-President (Enterprise) og professor ved Institut for Materialevidenskab og Engineering ved CityU, der ledede forskningen.

• 

• ).

"De fremskridt, der er opnået i denne undersøgelse, markerer et væsentligt fremskridt i retning af effektiv udnyttelse af III-V heterostrukturhalvledere, hvilket baner vejen for højtydende applikationer, især inden for tingenes internet (IoT), som ellers kan være uopnåelige vha. alternative tilgange," tilføjede professor Ho.

Justeret med tredje generations detektor SWaP ³ koncept (størrelse, vægt, effekt, pris, ydeevne), den seneste generation af optoelektroniske enheder er på vej mod miniaturisering, fleksibilitet og intelligens, understregede professor Ho. "Den gitter-mismatch-fri konstruktion af kerne-skal heterostruktur nanotråde lover meget for næste generation af ultrasensitive SWaP ³ optoelektronik," sagde han.

Denne banebrydende forskning omfatter innovativt materialedesign, ny procesudvikling og udforskning af nye optoelektroniske applikationer. Det indledende fokus involverer undersøgelsen af ​​en amorf skal sammensat af chalcogenid-kovalent-bindingsnetværk, strategisk anvendt til at løse problemet med gittermismatch omkring III-V-kernen.

Den vellykkede opnåelse af en effektiv gitter-mismatch-fri konstruktion i kerne-skal-heterostrukturen introducerer ukonventionelle optoelektroniske egenskaber. Disse egenskaber omfatter især tovejs fotorespons, synligt lys-assisteret infrarød fotodetektion og forbedret infrarød fotodetektion.

Flere oplysninger: Fengjing Liu et al., Lattice-mismatch-fri konstruktion af III-V/chalcogenid kerne-skal heterostruktur nanotråde, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43323-x

Leveret af City University of Hong Kong